探究串聯諧振裝置在電力高壓試驗中的運用研究

楊錦松

國網福建閩清縣供電公司

探究串聯諧振裝置在電力高壓試驗中的運用研究

楊錦松

國網福建閩清縣供電公司

本文作者以串聯諧振裝置的試驗原理為研究基礎，分析了串聯諧振裝置的優勢，并參照國家電工委員會所規定的標準，簡要分析了串聯諧振裝置在電力高壓試驗中的應用與意義。

串聯諧振裝置；電力高壓試驗；運用；研究

在我國的電網公司和變電站中，最有效的、也最直接的電氣設備絕緣狀態試驗系統就是電力高壓試驗。電力高壓試驗和電氣設備運行狀態的安全性直接相關。眾所周知，串聯諧振試驗裝置是今年才興起的一種新型的高壓試驗手段，它在處理高電量、高電壓的電容性試驗時具有很大的優勢，并且還可以有效應對電源容量不足的問題。除此之外，串聯諧振試驗裝置的占地面積很小，重量較輕，十分符合當前不同型號的變壓器、電力設備和一些大型的發電機組的需求［1］。

一、串聯諧振試驗裝置的概述

（一）串聯諧振試驗裝置的基本組成

串聯諧振裝置包含勵磁變壓裝置、變頻控制裝置、電容分壓裝置以及電抗裝置四個部分。

（二）串聯諧振試驗裝置的基本原理

在串聯諧振試驗裝置當中，電抗設備和整體設備發生串聯諧振，進而為參與試驗的設備提供高電壓，串聯諧振試驗裝置的基本運行原理如上圖所示。

假如參與試驗的設備已經在回路中發生了相應的串聯諧振現象，于是就有了：

其中，XL代表設備回路中的感抗；XC代表回路抗彎；U代表勵磁電壓；UC代表參與試驗的設備所接受的實際電壓。

在探究串聯諧振回路的時候，Q表示回路的品質因數，并且有UC= QU。這就是說，參與試驗的設備所接受的實際電壓UC應該是勵磁電壓U成正比，即實際電壓UC應該是勵磁電壓U的Q倍甚至更多。這樣就能夠在低點容量、低電壓的條件下完成相應的交流耐壓試驗，從而實現變壓器大容量間的交流耐壓試驗［2］。

串聯諧振試驗裝置的設計十分的獨特，串聯諧振試驗裝置采用了電源頻率調節的方法為參與試驗的設備提供相應的交流試驗電壓。總而言之，串聯諧振試驗裝置是當前電力高壓試驗的最好選擇。

（三）串聯諧振試驗裝置的優勢特點

第一，串聯諧振試驗裝置比以往的大功率的調壓裝置而言，有著重量更輕、體積更小的優勢，因此串聯諧振試驗裝置的適應性也很高，對地域的要求很低，可以在多種不同的環境中完成對電力高壓的試驗。在串聯諧振試驗裝置的電力體系當中，只需要相應的串聯諧振電源提供很少的電量，并且串聯諧振試驗裝置的耗能很低，大約是那些普通試驗裝置耗能的十分之一。

第二，串聯諧振試驗裝置屬于典型的諧振型電流濾波電路，串聯諧振試驗裝置可以在很短的時間里改變、校對輸出電壓的形狀，減少設備輸出電壓波形發生畸變的可能性，提高試驗過程正弦波的質量。這樣一來，參與試驗的設備就不會因為諧振電波位于尖峰處而產生擊穿了。

第三，串聯諧振裝置有著可以迅速找到被檢測設備絕緣弱點的特點，在試驗剛開始的時候就可以避免因為電流短路而引起的設備燒毀這一情況的發生。從而對整個設備的絕緣弱點進行保護，降低電路短路以及燒毀設備的可能性。

二、串聯諧振裝置在電力高壓試驗中的運用研究

（一）串聯諧振試驗裝置在電纜高壓試驗中的應用

在我國城市、鄉鎮以及農村建設的過程中經常會用到大量的電網電纜，也正因為電力電網使用數量十分龐大，所以發生故障時引起的連鎖發應也十分嚴重。交流耐壓試驗過程中所使用就是串聯諧振試驗裝置，串聯諧振試驗裝置的頻率范圍大約是30赫茲到300赫茲，在實際的試驗操作中有三條試驗準則。

第一，在進行試驗的時候，需要注意的是試驗中所有和直流電場強度相關的物理量都要按照相應的電阻率的分布來實施，確保電阻率會受到溫度的影響，并且會隨著溫度的上升而不斷增大。在進行交流耐壓試驗的時候，還要避免因為終端頭的外部閃絡而引發的行波絕緣壞損這一問題的發生。

第二，在進行試驗的時候，首先要在高壓的狀態下迅速診斷出相間存在的絕緣弱點。

第三，因為直流電壓極易在電力電纜的內部形成較為集中的空間電荷，所以直流電壓很容易使電力電纜內部的附件產生絕緣閃絡，因此需要降低設備中電場強度突然變大的可能性，降低設備絕緣弱點暴露的幾率，避免絕緣擊穿的發生。

在進行電力電纜現場的交流耐壓試驗的時候，要注意選擇適宜的變頻諧振試驗設備，從而降低交流電纜中的電容量，促使交流電壓和工頻電壓形成一定的等效關系，除此之外，還要使用頻率修正對耐壓時間進行相應的修正。

（二）串聯諧振試驗裝置在氣體絕緣開關設備中的應用

眾所周知，工廠內部在組裝完設備之后，就要對儀器設備進行相應的、單元式的調整工作。在設備的運輸過程中所有程度的碰撞以及震動都有可能造成氣體絕緣開關設備組件的松動或者是移動。考慮到氣體絕緣開關設備的安全程度這一問題，因而要對其進行相應的現場的壓力測試試驗［3］。

對氣體絕緣開關設備進行現場壓力測試試驗的時候可以使用三種方式，分別為：振蕩操作沖擊電壓試驗方法、交流電壓試驗方法和振蕩雷電沖擊電壓試驗方法。然而因為在一定的頻率范圍內，氣體絕緣試驗中的電壓頻率和工頻電壓試驗頻率差別不大，基本可以視為相等，因此，到目前為止，世界范圍內所使用的最多的現場壓力測試試驗方式，還是以串聯諧振裝置為基礎的氣體絕緣開關設備的現場壓力測試試驗方式。

三、結語

綜上所述，一方面，串聯諧振試驗裝置不但有著體積小的優點，并且它的適應性也很高，對地域的要求很低，可以在多種不同的環境中完成對電力高壓的試驗。另一方面，串聯諧振試驗裝置的組合方式十分靈活，而且對所試驗的物體的傷害也很小，這是傳統的直流耐壓試驗所不能比的。由此看來，在電力電網發展的新時代，以串聯諧振試驗裝置為基礎的電力設備的交流耐壓試驗工作將會占據愈加重要的地位。

［1］ 2014年《機電信息》總目次［J］.機電信息，2014，36：1-20.